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耐磨知识:加工(冷作)硬化层

2016-04-14 14:51阅读:
耐磨知识:加工(冷作)硬化层加工硬化的理论都是以位错运动困难这一分析为基础的。金属的屈服强度就是位错运动时各种阻力的总和,所说的临界切应力 耐磨知识:加工(冷作)硬化层就是晶体沿滑移面开始滑移的切应力,它反应了晶体滑移的阻力,即位错运动的阻力。包括:晶格阻力;位错源开动阻力;位错的弹性阻力;位错林阻力等等。随着塑性变形程度的增加,晶体阻力;位错源开动阻力;位错的弹性阻力;位错林阻力等等。随着塑性变形程度的增加,晶体对滑移的阻力愈来愈大。
1-29为单晶体加工硬化曲线。在第I阶段,由于晶体中只有一组滑移系发生滑移,故在平行的滑移面上移动受位错的干扰较少,因而可以滑移较长的距离,以至可能达到晶体表面,这样位错源就能不断地增殖出新位错,使第I阶段产生较大的应变,此阶段接近直线,其斜率 耐磨知识:加工(冷作)硬化层
很少,此斜率被称为加工硬化速率。当变形以两组或多组滑移系进行时,由于相交滑移系上位错的交互作用,生成了割阶、固定位错等障碍,晶体中位错密度迅速增高,产生塞积群或形成缠结和包状亚结构,使位错难以越过这些障碍而被限制在一定的范围内移动,即继续变形所需的切应力与位错的平均自由度成正比,故在第II阶段,随着塑性应变的增大,变形的流变应力显著升高,即加工硬化系数 耐磨知识:加工(冷作)硬化层很大;第III阶段主要与位错相交滑移有关。 耐磨知识:加工(冷作)硬化层随应变的增加而不断下降,硬化曲线吴抛物线状。
多晶体不可能以单一滑移系动作,而必然有多组滑移系同时作用,其加工硬化速度无疑比单晶体高。其应力——应变曲线不会出现上述单晶体曲线的第I阶段,而且硬化曲线更陡。
归纳起来,影响加工硬化的主要因素有:
1.材料种类
1)材料结合能愈大,弹性模量愈大、硬度愈高,变形愈困难;同时由于材料熔点高、传热慢,所以变形程度与深度愈小;
2)金属塑性变形方式主要是滑移、孪生、晶界滑动和扩散性蠕变四种。不同的金属材料,其塑性变形的方式和难易程度也各不相同。
滑移——是在切应力作用下,晶体沿滑移面和滑移方向进行的,滑移系多的金属比少的容易塑性变形,即加工硬化愈强烈,例如,fcc金属(具有12个滑移系)比hcp金属(具有3个滑移系)的滑移系多,所以fcc金属的塑性较好,容易产生塑性变形和加工硬化;另外,还与滑移面原子密度和滑移方向的数目有关,如aFebcc)虽有48个滑移系,比CuAlfcc)滑移系多,但因滑移面上的原子密度和滑移方向的数目不如fcc金属大和多,因而滑移阻力大,塑性不如后者好;
孪生——主要发生在滑移系少的金属中(如hcpMgZn),它不容易产生滑移,本身提供的变形只有7.4%,但它能过调整移面的方向造成的滑移可达300%的变形度;
晶界滑动——高温下多晶体金属因晶界性质弱化,变形将集中于晶界进行,即所谓晶界切变滑动;
3)晶粒的大小:多晶体的晶粒愈细,其位错运动时需要克服晶界的阴力也就愈大、因而愈不容易变形,而且变形强化率高;
4)晶体的取向(原子的配位数)有关,如前所述;
5)相结构与成分:例如,马氏体具有很高的位错密度,其弹性模量(E)大、硬度(H)高,塑性变形困难,所以加工硬化程度和深度小;又始位错密度随含碳量的增加而增加,也就是说含碳量愈高的金属塑性愈差,加工硬化程度与深度愈小;多相组织中的第二相或间隙固深体中的间隙原子(包括杂质和其它析出物)都是位错运动的障碍,即增加塑性变形的难度、从而影响加工硬化程度和深度;
2.外力大小和作用时间的长短(变形速率):同一金属材料,所受切应力愈大,塑性变形愈厉害,加工硬化愈强列;加载时间愈长(慢速加载),塑性变化愈大,加工硬化愈深厚,高温下更是如此;
3.温度的影响。一般说来,随着温度的升高,金属的屈报强度下降,易于产生塑性变形,但是对于不同金属虽然定性上均如此,但宣量上却有差别,它与晶体的结构有关,例如bcc金属的低温效应很敏感,Fe由室温至-196时,屈服强度升高4倍,而fcc金属对温度不够敏感,如Ni由室温至-196℃时,屈服强度只升高0.4倍。结构钢低温脆化就是出自这种原因。

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